Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 20. 15 maj 1956 - Högeldfasta keramiska material, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
15 maj 1956
471
Högeldfasta keramiska
material
66C.7G4
Till de högeldfasta keramiska materialen ("super
refrac-tories") hör kiselkarbid, smält aluminiumoxid och smält
mullit (ett aluminiumsilikat). Alla framställs i elugn och
är därför relativt dyrbara. Trots detta bar de emellertid
fått vidsträckt användning och är av största vikt vid
framställning av icke-järnmetaller. Bland kiselkarbidmaterialen
finns nu ett, bundet med kiselnitrid, vilket ännu inte fått
större användning. På senaste tid har man börjat
tillverkning av kiselnitrid i kommersiell skala.
Andra högeldfasta, keramiska material, som kanske hellre
hör kallas kerametaller, är karbider, borider, silicider och
aluminider av vissa metaller (Tekn. T. 1952 s. 104; 1953
s. 818, 1018; 1955 s. 95). De är ännu på laboratoriestadiet.
Av en keramisk fiber, som bland andra märkliga
egenskaper tål upp till 1 260°C utan att kristallisera, tillverkas
nu block i olika storlekar. Förgarn och textilier m.tn.
kommer troligen snart att göras av den.
Framställning och formgivning
Kemiskt sett mycket likartade material tillverkas i
åtskilliga olika typer genom användning av olika
bindemedel, kornstorlek och tillverkningssätt. En amerikansk
producent tillhandahåller t.ex. över 50 typer av
kiselkar-bidmaterial. Kemiskt lika produkter har i huvudsak
samma egenskaper, men ofta kan en eller två av dessa göras
mera framträdande genom ändring av de nämnda
variablerna. Därför är valet av material för ett givet ändamål
numera svårt.
Utgångsmaterialet för formstycken av kiselkarbid, smält
aluminiumoxid, smält mullit och kiselnitrid är korn eller
små kulor som blandas med ett bindemedel, formas, torkas
och bränns. Man tillverkar emellertid också smältgjuten
aluminiumoxid som gjuts i form, kyls och glödgas på i
princip samma sätt som metaller. Dessa material skiljer
sig avsevärt från dem av smält aluminiumoxid i struktur
och egenskaper.
Kiselnitrid tillverkas kommersiellt genom upphettning av
kiselpulver till ca 1 300°C i kvävgasatmosfär. Efter en viss
hålltid kyls ugnen till rumstemperatur, och produkten tas
ut. Fullständig nitrering uppnås bara vid en kornstorlek
på högst 0,1 mm. Man har tillverkat kiselnitridpulver med
ned till 1 u kornstorlek, men så fint material finns inte i
handeln.
Formstycken av kiselnitrid framställs genom gjutning av
en suspension, formpressning eller strängpressning av
kiselpulver med 0,1 inm eller mindre kornstorlek och
nitrering av presskropparna. Kvävet tränger härvid in i
materialets porer varigenom kiseln överförs belt och hållet till
nitrid. Formpressning är bäst för tillverkning av massiva
presskroppar med enkel form. Långa, tunnväggiga rör kan
framställas genom gjutning. Strängpressning kan användas
för tjockväggiga eller massiva profiler.
Presskropparnas volym avtar något vid nitreringen men
deras dimensioner kan hållas inom ± 5 |i/mm av formens
dimensioner. Tunnväggiga rör böjs inte ned vid
nitreringen.
Kiselnitridbunden kiselkarbid (Tekn. T. 1955 s. 332) kan
också formas till betydligt tunnare gods (ned till 6 mm)
än andra eldfasta material. Komplicerade formstycken,
in-eller utvändigt gängade, kan framställas. Normalgängade
rördelar och bultar tillverkas i dimensioner över Vs".
Gängorna uppges bli 2—3 gånger så starka som i grafit.
Ett sätt att binda högeldfasta material är användning av
etylsilikat. Metoden, som nu lär vara färdig för kommer-
siellt bruk, kan utnyttjas för åtskilliga olika material,
nämligen aluminiumsilikat, såsom mullit och sillimanit,
kiselkarbid, aluminium-, magnesium- och zirkoniumoxid samt
vissa silikat, t.ex. zirkon. Processen är grundad på
etyl-silikatets lättflutenhet, goda vätningsförmåga, lättreglerade
gelatineringsreaktion, gelets starka vidhäftning och den vid
bränning av materialet erhållna kiseldioxidens stora
reaktionsförmåga.
Formstycken erhålls genom gjutning av en massa av det
pulverformiga, eldfasta materialet och etylsilikat i en form.
Denna avlägsnas sedan etylsilikatet gelatinerats, varefter
formstycket bränns. Massan görs så torr som möjligt dels
därför att etylsilikat är relativt dyrt, dels därför att man
önskar få så litet främmande material som möjligt i
slutprodukten. Denna innehåller 96,5—99,8 %> grundmaterial.
Vid bränningen går först den flyktiga, organiska delen av
etylsilikatet bort varvid ren kiseldioxid blir kvar i
synnerligen aktiv form. Härigenom underlättas slutbränningen
mycket. Krympningen blir inte mer än 0,5 °/o mot
vanligen ca 3 °/o för andra eldfasta material. Man kan därför
innehålla små toleranser, och tillverkning av komplicerade
former erbjuder inga större svårigheter.
Egenskaper
Gemensamt för alla högeldfasta material är alt de tål
hög temperatur, inen de används trots detta ibland i
utrustning, som arbetar vid rumstemperatur, därför att man
vill utnyttja någon av deras unika egenskaper. Deras
eldfasthet anges med kon 37—40 mot 31—33 eller 33—34 för
de bästa eldfasta teglen. Dessa börjar emellertid mjukna
flera hundra grader under den temperatur könen anger,
medan de högeldfasta materialen behåller hållfasthet och
stelhet vid temperaturer avsevärt närmare konvärdena.
Med undantag för smältgjuten aluminiumoxid beror
slutproduktens täthet på utgångsmaterialets
kornstorleksför-delning och kornens porositet. Teoretiskt sett uppnås
största täthet med det största antalet av de partiklar, som
kan packas i en given form, och den mängd finare
partiklar som behövs för fyllning av mellanrummen. I
praktiken inverkar emellertid också partiklarnas form, och
tillgången på pulver med olika kornstorlek är begränsad.
Trots detta kan man uppnå mycket stor täthet genom att
använda rätt avpassade mängder av kommersiellt
tillgängliga kornstorlekar.
Korn av brända material kan ha en betydande porositet,
huvudsakligen beroende på sprickor i dem. Denna
minskning av tätheten blir mindre hos finare kom än hos
grövre. Korn av material, framställda genom smältning,
t.ex. kiselkarbid och smält aluminiumoxid, har praktiskt
taget ingen porositet.
Ett poröst eldfast material har i allmänhet mindre kemisk
resistens än ett tätt därför att det erbjuder större
angrepps-yta. Vidare är ett materials kemiska resistens större ju
renare det är. I allmänhet är dock porösa material bäst när
påfrestningarna huvudsakligen är termiska. Vid snabba
temperaturändringar uppstår spänningar i materialet
varigenom detta kan brista. Vanligen uppstår härvid
avsplitt-ring, dvs. små stycken eller flagor lossnar från ytan.
Av-splittringen kan emellertid åtföljas av djupgående
sprickbildning.
Materialets hållbarhet vid snabba temperaturväxlingar
blir större, om det har liten värmeutvidgningskoefficient,
stor kohesion eller en porös och elastisk struktur. Den
första och tredje egenskapen har sillimanit, medan
kiselkarbid har den första och andra. Kombinerar man dessa
båda material i ett poröst tegel, får detta synnerligen stor
resistens mot temperaturväxlingar.
Kiselkarbidmaterialen har stor värmeledningsförmåga,
utmärkt nötningshållfasthet och resistens mot flagning samt
stor brottgräns vid hög temperatur (tabell 1). Bland
materialen av smält aluminiumoxid har det med låg Si02-halt
stor renhet och god värmeledningsförmåga och den lätta
produkten låg specifik vikt, stor porositet och liten värme-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
